JPH0843827A - Liquid crystal element and its production - Google Patents

Liquid crystal element and its production

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JPH0843827A
JPH0843827A JP19911294A JP19911294A JPH0843827A JP H0843827 A JPH0843827 A JP H0843827A JP 19911294 A JP19911294 A JP 19911294A JP 19911294 A JP19911294 A JP 19911294A JP H0843827 A JPH0843827 A JP H0843827A
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JP
Japan
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liquid crystal
alignment film
crystal alignment
pieces
rubbing
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JP19911294A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyasu You
映保 楊
Keiichi Nito
敬一 仁藤
Akio Yasuda
章夫 安田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to greatly improve the performance of a liquid crystal element by enabling selection in such a manner that only the C2 structures or C1 structures are formed by controlling the number of surface ruggedness of the height >=5nm of oriented films and surely eliminating the zigzag defects by mingling of both structures. CONSTITUTION:This liquid crystal element is formed by respectively disposing electrodes (for example, transparent electrodes 2a, 2b of ITO) and the liquid crystal oriented films on the respective opposite surfaces of plural base bodies (for example, transparent substrates 1a, 1b of glass, etc.) facing each other and arranging liquid crystals (more particularly ferroelectric liquid crystals: (FLC) 5 between the plural base bodies. The liquid crystal oriented films 13a, 13b consist of a high-polymer compd. (for example, polyimide) and the ruggedness of the height >=5nm exists at <2.5X10<6> pieces/mm<2> or >=2X10<7> pieces/mm<2> on their surfaces.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、対向する複数の基体の
各対向面上に電極及び液晶配向膜がそれぞれ設けられ、
前記複数の基体間に液晶が配されてなる液晶素子及びそ
の製造方法関し、特に、透明電極及び液晶配向膜をこの
順にそれぞれ設けた一対の絶縁性基板が所定の間隙を置
いて対向配置され、前記間隙内に強誘電性液晶が充填さ
れている液晶表示素子及びその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides an electrode and a liquid crystal alignment film on each facing surface of a plurality of facing substrates.
Regarding a liquid crystal element in which liquid crystal is arranged between the plurality of substrates and a manufacturing method thereof, in particular, a pair of insulating substrates provided with a transparent electrode and a liquid crystal alignment film respectively in this order are arranged facing each other with a predetermined gap, The present invention relates to a liquid crystal display device in which a ferroelectric liquid crystal is filled in the gap and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】強誘電性液晶表示素子(FLCディスプ
レイ)は、例えば図10に概略的に示すような構造からな
っている。即ち、ガラスなどの透明な基板1a上に、I
TO(indium tin oxide:インジウムにスズをドープし
た導電性酸化物)などの透明電極層2a、及び液晶配向
膜としての例えばポリイミド膜3aを順次積層した積層
体Aと;これと同様に、ガラス等の透明な基板1b上
に、透明電極層2b、例えばポリイミド層3bを順次積
層した積層体Bと;を、液晶配向膜である例えばポリイ
ミド層3a、3bが互いに対向するように配し、所定の
セルギャップを実現するためのスペーサ(図示せず)を
挟むことにより液晶セルを構成し、そのセルギャップに
強誘電性液晶5を注入した構造を有している。
2. Description of the Related Art A ferroelectric liquid crystal display element (FLC display) has a structure as schematically shown in FIG. That is, on a transparent substrate 1a such as glass, I
A transparent electrode layer 2a such as TO (indium tin oxide: conductive oxide in which tin is doped), and a laminate A in which a polyimide film 3a as a liquid crystal alignment film is sequentially laminated; similarly, glass or the like A transparent electrode layer 2b, for example, a laminated body B in which a polyimide layer 3b is sequentially laminated on the transparent substrate 1b, is arranged so that the liquid crystal alignment films, for example, the polyimide layers 3a and 3b face each other. A liquid crystal cell is formed by sandwiching a spacer (not shown) for realizing the cell gap, and the ferroelectric liquid crystal 5 is injected into the cell gap.

【0003】このFLCディスプレイにおいては、液晶
を配向させる液晶配向膜3a、3bを形成するが、一対
の対向ガラス基板1a、1b上にコーティングしたポリ
マーを図中の矢印方向にラビングすることによって液晶
分子の表面配向を生ぜしめる場合、一般に、液晶の層構
造が“く”の字状に傾斜する。
In this FLC display, liquid crystal alignment films 3a and 3b for aligning liquid crystals are formed. Liquid crystal molecules are prepared by rubbing a polymer coated on a pair of opposed glass substrates 1a and 1b in the arrow direction in the figure. In general, when the surface alignment is caused, the layer structure of the liquid crystal is inclined in a V shape.

【0004】しかし、その傾斜方向は二方向あり、ラビ
ング方向に折曲したC2 構造とそれとは逆方向に折曲し
たC1 構造とが混在したものとなってしまう。この二つ
の傾斜方向の層構造C1 、C2 が同時に存在すると、そ
れらの異なる方向に傾斜する層構造が接触する場所で
は、図11に示すようにディスプレイ画面上に、強誘電性
液晶に特有なジクザグ欠陥16が発生し、ディスプレイの
品質を劣化させる。
However, there are two inclination directions, and a C 2 structure bent in the rubbing direction and a C 1 structure bent in the opposite direction are mixed. When the two layered structures C 1 and C 2 in the tilt direction are present at the same time, at a place where the layered structures tilted in different directions are in contact with each other, as shown in FIG. A zigzag defect 16 occurs, which deteriorates the quality of the display.

【0005】こうしたC1 及びC2 構造の混在とこれに
よるジグザグ欠陥は、ポリマーの液晶配向膜に特有に生
じるものであり、他に知られているSiO斜方蒸着膜の
液晶配向膜(SiOの場合はC1 構造のみが生じる。)
ではみられない。ポリマー液晶配向膜を形成した場合の
上記ジグザグ欠陥を無くすためには、高プレティルト角
の配向膜が有効であるが、一般にC1 構造しか形成させ
ることができない。
Such a mixture of C 1 and C 2 structures and a zigzag defect resulting therefrom are peculiar to a liquid crystal alignment film made of a polymer, and other known liquid crystal alignment films of SiO oblique vapor deposition film (SiO In this case, only the C 1 structure occurs.)
Not seen in. In order to eliminate the above-mentioned zigzag defects when a polymer liquid crystal alignment film is formed, an alignment film with a high pretilt angle is effective, but generally only a C 1 structure can be formed.

【0006】C1 構造のみでも、上記したジグザグ欠陥
を無くすことはできる。但し、C1構造はC2 構造に比
べてコントラストが悪いため、C1 構造しか形成できな
いとすると、ディスプレイの性能を向上させる上で限界
がある。また、これまで、強誘電性液晶に特有なジグザ
グ欠陥を安定に無くす方法は知られてはいない。
[0006] only be C 1 structure, it is possible to eliminate the zigzag defects mentioned above. However, since the C 1 structure has a poorer contrast than the C 2 structure, if only the C 1 structure can be formed, there is a limit in improving the performance of the display. In addition, up to now, no method has been known for stably eliminating the zigzag defect peculiar to the ferroelectric liquid crystal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
マーを液晶配向膜として使用するときのジグザグ欠陥を
防止し、かつ、液晶の層構造を特定のもの(特にC2
造)に再現若しくは選択できる液晶素子とその製造方法
を提供することにある。
The object of the present invention is to prevent a zigzag defect when a polymer is used as a liquid crystal alignment film and to reproduce a layer structure of liquid crystal into a specific one (particularly C 2 structure). It is to provide a selectable liquid crystal element and a manufacturing method thereof.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記したジ
クザグ欠陥について鋭意検討を加えた結果、液晶の層構
造を特定の同一構造のもの(C2 構造又はC1 構造、特
にC2 構造)に選択してジグザグ欠陥を防止する上で、
ポリマー液晶配向膜の液晶側表面の凹凸(即ち、表面粗
さ)を規定することによって確実にジクザグ欠陥をなく
せることをつき止め、本発明に到達したものである。
As a result of intensive studies on the above-mentioned zigzag defect, the present inventor has found that the liquid crystal layer structure has a specific identical structure (C 2 structure or C 1 structure, especially C 2 structure). ) To prevent zigzag defects,
The present invention has arrived at the present invention to prevent the zigzag defect from being eliminated surely by defining unevenness (that is, surface roughness) on the liquid crystal side surface of the polymer liquid crystal alignment film.

【0009】即ち、本発明は、対向する複数の基体(例
えば、ガラスなどの透明基板)の各対向面上に電極(例
えば、ITOの透明電極)及び液晶配向膜がそれぞれ設
けられ、前記複数の基体間に液晶(特に、強誘電性液
晶:FLC)が配されている液晶素子において、前記液
晶配向膜が高分子化合物(例えば、ポリイミド)からな
り、かつ、その表面に高さ5nm以上の凹凸が 2.5×106
個/mm2以下又は2×107個/mm2以上存在していることを
特徴とする液晶素子に係るものである。
That is, according to the present invention, an electrode (for example, a transparent electrode of ITO) and a liquid crystal alignment film are provided on respective facing surfaces of a plurality of substrates (for example, a transparent substrate such as glass) facing each other, and the plurality of substrates are provided. In a liquid crystal element in which a liquid crystal (particularly, ferroelectric liquid crystal: FLC) is arranged between substrates, the liquid crystal alignment film is made of a polymer compound (for example, polyimide), and the surface has irregularities with a height of 5 nm or more. Is 2.5 × 10 6
The present invention relates to a liquid crystal element characterized in that the number of pieces / mm 2 or less or 2 × 10 7 pieces / mm 2 or more is present.

【0010】本発明者は、ポリマー液晶配向膜の液晶側
表面において高さ5nm以上の凹凸を制御し、その個数が
2.5×106 個/mm2以下(特に1×106 個/mm2以下)と特
定したときには、液晶の層構造が上述のC2 構造のみと
なり、また、2×107 個/mm2以上(特に2×108 個/mm2
以上)と特定したときには、液晶の層構造が上述のC 1
構造のみとなることを見出した。これに基づいて、配向
膜の高さ5nm以上の表面凹凸の個数制御によって、C2
構造のみ又はC1 構造のみが形成されるように選択で
き、これら両構造の混在よるジグザグ欠陥を確実になく
し、液晶素子の性能を大きく向上させることができる。
The present inventor has found that the liquid crystal side of the polymer liquid crystal alignment film is
Controls unevenness with a height of 5 nm or more on the surface,
 2.5 x 106Pieces / mm2Below (especially 1 x 106Pieces / mm2Below) and special
When determined, the layer structure of the liquid crystal is C2Structure only
And again, 2 × 107Pieces / mm2Above (especially 2 × 108Pieces / mm2
When the above is specified, the layer structure of the liquid crystal is C above. 1
It was found that there is only the structure. Based on this, the orientation
By controlling the number of surface irregularities with a film height of 5 nm or more, C2
Structure only or C1With the choice that only the structure is formed
To ensure that there is no zigzag defect due to the mixture of both structures.
However, the performance of the liquid crystal element can be greatly improved.

【0011】このようにC2 構造とC1 構造のいずれか
を選択的に形成させる上で、上記の高さ5nm以上の表面
凹凸の個数は、両構造間で少なくとも1ケタのオーダ以
上の差があることが必須不可欠であり、上記した各個数
範囲を満たさねばならない。これは、本発明者が後述す
る種々の検討を加えた結果、はじめて見出した条件であ
り、液晶配向膜についてのこれまでの検討からは予測の
つかないものである。
In selectively forming either the C 2 structure or the C 1 structure as described above, the number of surface irregularities having a height of 5 nm or more has a difference of at least one digit or more between the two structures. It is indispensable that the above-mentioned number range is satisfied. This is the condition that was first discovered by the present inventor as a result of various studies to be described later, and cannot be predicted from previous studies on the liquid crystal alignment film.

【0012】特に、C2 構造のみにすることは、液晶素
子をディスプレイとして使用する時のコントラストを向
上させ得る点で望ましい。
In particular, it is desirable that only the C 2 structure is used because the contrast can be improved when the liquid crystal element is used as a display.

【0013】なお、上記の表面凹凸の個数制御は、ポリ
マー液晶配向膜がラビングされた後に表面処理されるこ
とによって達成することができる。そして、このラビン
グに関しては、液晶の層構造が液晶配向膜のラビング方
向(C2 構造の場合)又はこれとは逆方向(C1 構造の
場合)に折曲したシェブロン構造を呈している。
The above-mentioned control of the number of surface irregularities can be achieved by subjecting the polymer liquid crystal alignment film to rubbing and then surface treatment. Regarding this rubbing, the layer structure of the liquid crystal exhibits a chevron structure bent in the rubbing direction of the liquid crystal alignment film (in the case of C 2 structure) or in the opposite direction (in the case of C 1 structure).

【0014】本発明による液晶素子は、少なくとも一方
が光学的に透明な一対の絶縁性基板の対向面上に情報表
示用の透明電極及び液晶配向膜がこの順にそれぞれ形成
され、これらの透明電極及び液晶配向膜を内側にして、
前記一対の絶縁性基板が間隙を置いて組み合わされ、こ
の間隙内に強誘電性液晶が充填され、液晶表示素子とし
て構成されていることが望ましい。
In the liquid crystal element according to the present invention, a transparent electrode for displaying information and a liquid crystal alignment film are formed in this order on the opposing surfaces of a pair of insulating substrates, at least one of which is optically transparent. With the liquid crystal alignment film inside,
It is desirable that the pair of insulating substrates be combined with a gap therebetween and that the gap be filled with a ferroelectric liquid crystal to form a liquid crystal display element.

【0015】本発明に基づく液晶素子を製造するに際
し、特にポリマー液晶配向膜の表面凹凸を上記のように
制御するには、ポリマー液晶配向膜をラビングした後
に、所定の条件で熱処理して、前記液晶配向膜の表面に
おける高さ5nm以上の凹凸を上記した如くに制御するこ
とが望ましい。
In manufacturing the liquid crystal device according to the present invention, in particular, in order to control the surface unevenness of the polymer liquid crystal alignment film as described above, the polymer liquid crystal alignment film is rubbed and then heat-treated under a predetermined condition, It is desirable to control unevenness having a height of 5 nm or more on the surface of the liquid crystal alignment film as described above.

【0016】即ち、特に強誘電性液晶表示素子を製造す
るに際し、ポリマー配向膜を基板上に塗布、焼成した後
に、一定方向にラビングを施した後に配向膜を一定条件
下において熱処理することにより、配向膜上に形成され
る微細な表面凹凸の密度を制御し、これによって 100%
のC2 配向又はC1 配向を形成し、強誘電性液晶に特有
なジグザグ欠陥を無くすことができる。
That is, particularly in the manufacture of a ferroelectric liquid crystal display device, a polymer alignment film is applied on a substrate, baked, and then rubbed in a certain direction, and then the alignment film is heat-treated under certain conditions. Controls the density of the fine surface irregularities formed on the alignment film, and as a result, 100%
It is possible to eliminate the zigzag defect peculiar to the ferroelectric liquid crystal by forming the C 2 orientation or the C 1 orientation.

【0017】こうした熱処理条件としては、 130℃以上
又は70℃以下での焼成が望ましい。即ち、 130℃以上
(特に 150℃以上)での焼成によってC2 構造のみを生
じ、また、70℃以下(特に50℃以下)での焼成によって
1 構造のみが生じることが判明した。
As such heat treatment conditions, firing at 130 ° C. or higher or 70 ° C. or lower is desirable. That is, it was found that firing at 130 ° C. or higher (particularly 150 ° C. or higher) produces only the C 2 structure, and baking at 70 ° C. or lower (particularly 50 ° C. or lower) produces only the C 1 structure.

【0018】この焼成によって液晶配向膜のポリマー分
子が移動し易くなり、これに伴って、ラビング後にポリ
マー液晶配向膜の表面に生じた細かい凸部又は凹部がポ
リマー分子の動きに応じて引っ張られる(表面転移が生
じる)ものと考えられる。この場合、焼成温度が 130℃
以上と高くしたときには、表面の凸部又は凹部のうちか
なりの個数についてその高さがポリマー表面で低くなる
か或いは消滅し、表面が平坦化されるようになり、逆
に、焼成温度が70℃以下と低いときには、あまり高さが
減少しないか或いは消滅個数が少なくなるものと思われ
る。
This baking facilitates the movement of polymer molecules in the liquid crystal alignment film, and accordingly, fine projections or depressions formed on the surface of the polymer liquid crystal alignment film after rubbing are pulled in accordance with the movement of the polymer molecules ( Surface transition occurs). In this case, the firing temperature is 130 ℃
When higher than the above, the height becomes low or disappears on the polymer surface for a considerable number of convex portions or concave portions on the surface, and the surface becomes flat, and conversely, the firing temperature is 70 ° C. When it is as low as or less, it is considered that the height does not decrease so much or the number of disappeared particles decreases.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0020】まず、比較のために、ITO透明電極を設
けたガラス基板上に次の条件でSiO斜方蒸着膜を形成
し、蒸着方向が互いに反平行になるように二枚の基板を
UV樹脂で接着し、その基板間に 1.6μmのギャップを
形成させ、その間に強誘電性液晶CS−1014(チッソ株
式会社製)を 110℃で注入し、一定の速度で冷却してセ
ルを作製した。
First, for comparison, a SiO oblique vapor deposition film was formed under the following conditions on a glass substrate provided with an ITO transparent electrode, and the two substrates were made of UV resin so that their vapor deposition directions were antiparallel to each other. Then, a 1.6 μm gap was formed between the substrates, and a ferroelectric liquid crystal CS-1014 (manufactured by Chisso Corporation) was injected at 110 ° C. between them to cool at a constant rate to prepare a cell.

【0021】蒸着条件:真空度 <7×10-6Torr 蒸着角度 85° 蒸着速度 5Å/sec 基板温度 170℃Deposition conditions: degree of vacuum <7 × 10 -6 Torr deposition angle 85 ° deposition rate 5Å / sec substrate temperature 170 ° C.

【0022】このように作製したセルは一様に、ジグザ
グ欠陥なしのC1 配向を示した。そして、蒸着膜をSE
Mで観察した。高さ 400Å(40nm)の柱構造が1×108/
mm2観測された。
The cells thus produced showed a uniform C 1 orientation without zigzag defects. Then, the deposited film is SE
Observed at M. A column structure with a height of 400Å (40 nm) is 1 × 10 8 /
mm 2 was observed.

【0023】次に、本発明の実施例を述べると、図3及
び図4は、ポリイミドラビング膜を使用した強誘電性液
晶セルのテクスチャーを示している。使用した配向膜及
び液晶は次の通りであった。
Next, to describe an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 show the texture of a ferroelectric liquid crystal cell using a polyimide rubbing film. The alignment film and liquid crystal used were as follows.

【0024】 ポリイミド配向膜:品名 LQ−1800(日立化成株式会社製) 濃度 4% コーティング条件 1000rpm、10sec 3000rpm、30sec 焼成条件 180℃ ラビング密度 80 液晶:CS−1014(チッソ株式会社製)Polyimide alignment film: Product name LQ-1800 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) Concentration 4% Coating condition 1000 rpm, 10 sec 3000 rpm, 30 sec Firing condition 180 ° C. Rubbing density 80 Liquid crystal: CS-1014 (manufactured by Chisso Corporation)

【0025】液晶の配向状態を調べるためのセルは、次
のようにして作製した。ITO透明電極を設けたガラス
基板上に、スピンコーティングによりポリイミド膜を形
成し、この膜を上記の条件で焼成した後にラビングし
た。セルの作製時には、ラビング方向が平行になるよう
に二枚のガラス基板をUV樹脂により接着させた。
A cell for examining the alignment state of liquid crystal was prepared as follows. A polyimide film was formed by spin coating on a glass substrate provided with an ITO transparent electrode, and this film was baked under the above conditions and then rubbed. At the time of manufacturing the cell, two glass substrates were adhered with a UV resin so that the rubbing directions were parallel to each other.

【0026】このようにしてセルを作製する前に、ポリ
イミド配向膜をラビング後に、次のように焼成した。
Before the cell was manufactured in this way, the polyimide alignment film was rubbed and then fired as follows.

【0027】即ち、ラビングしたポリイミド配向膜を有
する基板をクリーンオーブンにおいて所定の時間(2時
間)加熱した。また、温度条件としては、図1に示すよ
うに各測定ポイントを室温から 180℃までとした。
That is, the substrate having the rubbed polyimide alignment film was heated in a clean oven for a predetermined time (2 hours). As the temperature condition, each measurement point was from room temperature to 180 ° C. as shown in FIG.

【0028】図2には、この焼成後におけるポリイミド
配向膜の表面に存在する高さ5nm以上の凹凸の密度を焼
成温度に応じて示すものである。
FIG. 2 shows the density of the unevenness having a height of 5 nm or more existing on the surface of the polyimide alignment film after firing, depending on the firing temperature.

【0029】図1及び図2の結果から、焼成温度によっ
て液晶の層構造及び凹凸密度が大きく変化することが分
かる。
From the results shown in FIGS. 1 and 2, it can be seen that the layer structure and the uneven density of the liquid crystal change greatly depending on the firing temperature.

【0030】即ち、図1によれば、ラビング後に焼成を
加えた配向膜を使用したセルにおいて、液晶分子の配向
状態としてC1 配向とC2 配向との割合:C2 /C
1 は、焼成温度が高ければC2 配向が増加し、 130℃以
上(特に 150℃以上)でほぼ完全にC2 構造のみとなる
ことが分かる。これに対し、焼成温度をこれより低くす
れば、C2 構造とC1 構造とが混在し、70℃以下(特に
50℃以下)でほぼ完全にC1 構造のみとなることも分か
る。
That is, according to FIG. 1, in a cell using an alignment film which is baked after rubbing, the ratio of C 1 alignment and C 2 alignment as the alignment state of liquid crystal molecules: C 2 / C
As for No. 1 , it can be seen that if the firing temperature is high, the C 2 orientation increases, and at 130 ° C or higher (particularly 150 ° C or higher), the C 2 structure is almost completely formed. On the other hand, if the firing temperature is lower than this, the C 2 structure and the C 1 structure coexist, and the temperature is 70 ° C or less (especially
It can also be seen that at 50 ° C. or less), only the C 1 structure is almost completely formed.

【0031】また、図2によれば、ラビング後の配向膜
に熱処理を加えたときの配向膜の表面形状をAFM(原
子間力顕微鏡)で観察した結果、高さ5nm以上の凹凸の
表面密度が焼成温度によって大きく変化し、 130℃以上
(特に 150℃以上)で凹凸密度が大きく減少し、また、
70℃以下(特に50℃以下)で凹凸密度が急激に増加する
ことが分かる。これらの変化は、図1の結果とよく対応
しており、ほぼ 100%のC2 構造は凹凸密度が非常に小
さい(個数としては特に 2.5×106 個/mm2以下に対応)
ときに出現し、また、ほぼ 100%のC1 構造は凹凸密度
がかなり大きい(個数としては特に2×107 個/mm2以上
に対応)ときに出現することが分かる。
Further, according to FIG. 2, the surface shape of the alignment film when the heat treatment is applied to the alignment film after rubbing is observed by an AFM (atomic force microscope). Fluctuates greatly depending on the firing temperature, and the uneven density greatly decreases at 130 ° C or higher (particularly 150 ° C or higher).
It can be seen that the uneven density sharply increases at 70 ° C or lower (particularly 50 ° C or lower). These changes correspond well with the results shown in Fig. 1, and almost 100% of the C 2 structure has a very small unevenness density (corresponding to 2.5 × 10 6 pieces / mm 2 or less in particular).
It can be seen that almost 100% of C 1 structures appear when the uneven density is quite large (especially when the number corresponds to 2 × 10 7 pieces / mm 2 or more).

【0032】このように、ラビング後のポリイミド配向
膜の焼成温度をコントロールすることによって、液晶の
層構造をC2 構造のみとしたり、C1 構造のみとするこ
とを選択できることになる。
As described above, by controlling the firing temperature of the polyimide alignment film after rubbing, it is possible to select the layer structure of the liquid crystal to have only the C 2 structure or the C 1 structure.

【0033】図3及び図4は、上記の焼成温度毎に得ら
れたポリイミド配向膜をSEMで観察した状態を示す。
これによれば、 100℃まではC1 構造がみられるが、 1
30℃以上になればC1 構造中にC2 構造が顕著に現れ、
150℃になるとC2 構造のみ(特にセルのオフ時)とな
っていくことが分かる。
FIG. 3 and FIG. 4 show states of the polyimide alignment film obtained at each of the above firing temperatures as observed by SEM.
According to this, a C 1 structure is observed up to 100 ° C.
When the temperature exceeds 30 ° C, the C 2 structure remarkably appears in the C 1 structure,
It can be seen that when the temperature reaches 150 ° C., only the C 2 structure is formed (especially when the cell is off).

【0034】図5及び図6は、上記の焼成温度毎に得ら
れたポリイミド配向膜のAFM像を示す。これによれ
ば、ラビングが施されたポリイミド膜に、ラビング方向
と平行な溝が形成される以外に、微細な表面凹凸が存在
することが分かり、ラビング後の配向膜の焼成温度によ
って膜の表面形状は次のように変化する。1.ラビング
方向の溝はほとんど変化しない。2.微細な凹凸の数
は、焼成温度が高いほど少なく、C2 構造が生じ易くな
る。
5 and 6 show AFM images of the polyimide alignment film obtained at each firing temperature. According to this, in addition to the formation of grooves parallel to the rubbing direction in the rubbed polyimide film, there are fine surface irregularities, and the surface of the film is changed depending on the baking temperature of the alignment film after rubbing. The shape changes as follows. 1. The groove in the rubbing direction hardly changes. 2. The higher the firing temperature is, the smaller the number of fine irregularities becomes, and the C 2 structure is likely to occur.

【0035】こうした観察結果から、高さ5nm以上の表
面凹凸を焼成温度によって再現性よくコントロールでき
る。なお、図5及び図6において、目盛は 500nm毎に付
してあり、同図の試料底面から凹凸の凸部先端までの最
大高さは20nmである。
From these observation results, it is possible to reproducibly control surface irregularities having a height of 5 nm or more by the firing temperature. In addition, in FIGS. 5 and 6, graduations are provided at intervals of 500 nm, and the maximum height from the sample bottom surface to the tip of the convex portion of the unevenness in FIG. 5 is 20 nm.

【0036】図7は、本発明に基づくC2 構造のみの液
晶のディスプレイ画面を示すが、ジグザグ欠陥が全くな
いことが明らかである。
FIG. 7 shows a display screen of a liquid crystal of C 2 structure only according to the present invention, but it is clear that there are no zigzag defects.

【0037】なお、上記したC1 配向(構造)は液晶の
“く”の字状の層構造がラビング方向と逆方向に傾斜
し、また、C2 配向(構造)はその“く”の字状の層構
造がラビング方向に傾斜しているものであるが、ディス
プレイとしては図8に示すようにC2 構造をとる方がコ
ントラストが向上するので望ましい。コントラスト比は
次のように定義した。 コントラスト比(C.R.):C.R.=明状態透過率
/暗状態透過率
In the above C 1 orientation (structure), the V-shaped layer structure of the liquid crystal is tilted in the direction opposite to the rubbing direction, and the C 2 orientation (structure) is in the V shape. Although the layered structure is inclined in the rubbing direction, it is preferable that the display has a C 2 structure as shown in FIG. 8 because the contrast is improved. The contrast ratio was defined as follows. Contrast ratio (CR): C.R. R. = Light state transmittance / Dark state transmittance

【0038】図9は、本発明に基づくFLCディスプレ
イの具体例を示す。即ち、ITO透明電極2a、2b及
びポリイミド配向膜13a、13bを有するガラス基板1
a、1bの間に、光学的に双安定性を示す物質、特に強
誘電性液晶5を挟持させ、液晶セルを構成している(図
中の4はスペーサー、6はシール剤である)。
FIG. 9 shows a specific example of the FLC display according to the present invention. That is, the glass substrate 1 having the ITO transparent electrodes 2a and 2b and the polyimide alignment films 13a and 13b.
A liquid crystal cell is constituted by sandwiching a substance having optical bistability, particularly a ferroelectric liquid crystal 5 between a and 1b (4 in the drawing is a spacer and 6 is a sealant).

【0039】透明電極としては、基板1b上にX方向に
平行な一群2bを走査電極としてN本有し、基板1a上
にY方向に平行な一群2aをデータ電極としてM本有す
る。そして、Y方向に平行な透明電極2bには、画素の
表示を選択する電気信号を印加し、X方向に平行な透明
電極2aには、表示する情報の内容、白もしくは黒、あ
るいは中間階調を表示させるための電気信号を印加し、
マトリックス方式でマルチプレックス駆動する。
As the transparent electrodes, there are N groups of 2b parallel to the X direction as scanning electrodes on the substrate 1b, and M groups of 2a parallel to the Y direction as data electrodes on the substrate 1a. Then, an electric signal for selecting display of a pixel is applied to the transparent electrode 2b parallel to the Y direction, and the content of information to be displayed, white or black, or an intermediate gradation is applied to the transparent electrode 2a parallel to the X direction. Apply an electrical signal to display
Multiplex drive by matrix method.

【0040】なお、液晶として、TN(ツイストネマチ
ック)液晶を用いた表示素子は、TFT(薄膜トランジ
スタ)等のアクティブマトリックス方式での駆動によっ
て一定の階調性を発現することができるが、表面安定化
双安定型強誘電性液晶(FLC:ferroelectric liquid
crystal) 5を用いた表示素子は、TFT等のアクティ
ブマトリックスを必要とせず、低コスト、大面積の表示
素子を実現できる可能性がある。しかも、FLCディス
プレイは、高速応答性(従来のネマチック液晶表示に比
較して1000倍も高速応答)、視野角依存性が少ないこ
と、画像にメモリ性があること等の特長がある。
A display element using TN (twisted nematic) liquid crystal as the liquid crystal can exhibit a certain gradation by being driven by an active matrix system such as a TFT (thin film transistor), but the surface is stabilized. Bistable ferroelectric liquid crystal (FLC)
The display element using the crystal) 5 does not require an active matrix such as a TFT, and has a possibility of realizing a low-cost and large-area display element. Moreover, the FLC display has features such as high-speed response (a 1000 times faster response than the conventional nematic liquid crystal display), less viewing angle dependence, and image memory.

【0041】以上、本発明を実施例について説明した
が、上述した実施例は本発明の技術的思想に基いて更に
変形が可能である。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the above-described embodiments can be further modified based on the technical idea of the present invention.

【0042】例えば、上述した配向膜の表面凹凸の個数
又は密度(これは、焼成温度によって制御可能であり、
焼成時間でも変化する。)は種々変化させてよい。
For example, the number or density of the surface irregularities of the alignment film described above (this can be controlled by the firing temperature,
It also changes with the firing time. ) May be variously changed.

【0043】また、液晶の種類は、チッソ(株)製、メ
ルク(株)製、BDH社製、あるいは他の公知の強誘電
性液晶化合物、あるいは非カイラル液晶を含む組成物で
も使用できるが、その制限はなく、その相系列の制限も
必要とせず、必要なのは使用温度範囲でカイラルスメク
チック液晶相をとることである。
Further, as the kind of liquid crystal, a composition containing Chisso Corporation, Merck Corporation, BDH, or any other known ferroelectric liquid crystal compound or a composition containing a non-chiral liquid crystal can be used. There is no such restriction, and there is no need for restriction of the phase series, and what is necessary is to take a chiral smectic liquid crystal phase in the operating temperature range.

【0044】また、液晶素子の各構成部分の材質、構
造、形状、組み立て方法は種々変えてよく、液晶配向膜
についてもポリビニルアルコール、ポリオキシメチレン
等の他のポリマーも使用可能であり、その成膜方法やラ
ビング方法も公知の如くに様々に行うことができる。
The material, structure, shape, and assembling method of each component of the liquid crystal element may be variously changed, and other polymers such as polyvinyl alcohol and polyoxymethylene can be used for the liquid crystal alignment film. The film method and the rubbing method can be variously performed as well known.

【0045】なお、上述した実施例では、表示素子に好
適な液晶素子について説明したが、本発明は、表示素子
に限らず、液晶素子をフィルタやシャッタ、OA機器の
ディスプレイ画面、スクリーンや、ウォブリング用の位
相制御素子等にも適用可能である。これらのいずれも、
上述したポリマー液晶配向膜によって透過率又はコント
ラスト比等において従来にはない性能を得ることができ
る。
Although the liquid crystal element suitable for the display element has been described in the above embodiments, the present invention is not limited to the display element, and the liquid crystal element is not limited to the filter, the shutter, the display screen of the OA equipment, the screen, or the wobbling. The present invention can also be applied to a phase control element or the like for use in a computer. Any of these,
With the polymer liquid crystal alignment film described above, it is possible to obtain unprecedented performance in terms of transmittance or contrast ratio.

【0046】[0046]

【発明の作用効果】本発明は上述した如く、対向する複
数の基体(例えば、ガラスなどの透明基板)の各対向面
上に電極(例えば、ITOの透明電極)及び液晶配向膜
がそれぞれ設けられ、前記複数の基体間に液晶(特に、
強誘電性液晶:FLC)が配されている液晶素子におい
て、前記液晶配向膜が高分子化合物(例えば、ポリイミ
ド)からなり、かつ、その表面に高さ5nm以上の凹凸が
2.5×106 個/mm2以下又は2×107 個/mm2以上存在して
いるので、配向膜の高さ5nm以上の表面凹凸の個数制御
によって、C2 構造のみ又はC1 構造のみが形成される
ように選択でき、これら両構造の混在よるジグザグ欠陥
を確実になくし、液晶素子の性能を大きく向上させるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, an electrode (for example, an ITO transparent electrode) and a liquid crystal alignment film are provided on each of opposing surfaces of a plurality of opposed substrates (for example, transparent substrates such as glass). , A liquid crystal (in particular,
In a liquid crystal device in which a ferroelectric liquid crystal: FLC) is arranged, the liquid crystal alignment film is made of a polymer compound (for example, polyimide), and the surface has irregularities with a height of 5 nm or more.
Since 2.5 × 10 6 pieces / mm 2 or less or 2 × 10 7 pieces / mm 2 or more are present, only the C 2 structure or only the C 1 structure can be controlled by controlling the number of surface irregularities with the height of the alignment film of 5 nm or more. It can be selected to be formed, and zigzag defects due to the mixture of these two structures can be surely eliminated, and the performance of the liquid crystal element can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】液晶表示素子のポリマー液晶配向膜の焼成温度
による液晶層構造の変化を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a change in a liquid crystal layer structure depending on a firing temperature of a polymer liquid crystal alignment film of a liquid crystal display device.

【図2】同焼成温度による同液晶配向膜の表面凹凸密度
の変化を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change in surface unevenness density of the liquid crystal alignment film according to the same baking temperature.

【図3】同液晶配向膜の焼成温度による構造変化を示す
SEM写真のスケッチである。
FIG. 3 is a sketch of an SEM photograph showing the structural change of the liquid crystal alignment film depending on the firing temperature.

【図4】図3と同様のスケッチである。FIG. 4 is a sketch similar to FIG.

【図5】同液晶配向膜の焼成温度による表面状態の変化
を示すAFM像のスケッチである。
FIG. 5 is a sketch of an AFM image showing changes in the surface state of the liquid crystal alignment film depending on the firing temperature.

【図6】図5と同様のスケッチである。FIG. 6 is a sketch similar to FIG.

【図7】本発明に基づく液晶表示素子のディスプレイ画
面の状態を示すスケッチである。
FIG. 7 is a sketch showing a state of a display screen of a liquid crystal display device according to the present invention.

【図8】液晶表示素子における液晶層構造によるコント
ラスト比の変化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a change in contrast ratio according to a liquid crystal layer structure in a liquid crystal display device.

【図9】同液晶表示素子の概略平面図及び断面図であ
る。
FIG. 9 is a schematic plan view and a sectional view of the liquid crystal display device.

【図10】従来の液晶表示素子の要部拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a conventional liquid crystal display element.

【図11】同液晶表示素子のディスプレイ画面の状態を示
すスケッチである。
FIG. 11 is a sketch showing a state of a display screen of the liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b・・・基板 2a、2b・・・透明電極層 3a、3b、13a、13b・・・ポリイミド液晶配向膜 4・・・スペーサ 5・・・液晶 6・・・シール剤 16・・・ジグザグ欠陥 C1 、C2 ・・・液晶の層構造1a, 1b ... Substrate 2a, 2b ... Transparent electrode layer 3a, 3b, 13a, 13b ... Polyimide liquid crystal alignment film 4 ... Spacer 5 ... Liquid crystal 6 ... Sealing agent 16 ... Zigzag defects C 1 , C 2 ... Layer structure of liquid crystal

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向する複数の基体の各対向面上に電極
及び液晶配向膜がそれぞれ設けられ、前記複数の基体間
に液晶が配されている液晶素子において、前記液晶配向
膜が高分子化合物からなり、かつ、その表面に高さ5nm
以上の凹凸が2.5×106 個/mm2以下又は2×107 個/mm2
以上存在していることを特徴とする液晶素子。
1. In a liquid crystal device in which an electrode and a liquid crystal alignment film are respectively provided on respective facing surfaces of a plurality of bases facing each other, and a liquid crystal is arranged between the plurality of bases, the liquid crystal alignment film is a polymer compound. And has a height of 5 nm on its surface
The above unevenness is 2.5 × 10 6 pieces / mm 2 or less or 2 × 10 7 pieces / mm 2
A liquid crystal element having the above properties.
【請求項2】 液晶配向膜がラビングされた後に表面処
理されている、請求項1に記載した液晶素子。
2. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the liquid crystal alignment film is subjected to surface treatment after being rubbed.
【請求項3】 液晶の層構造が液晶配向膜のラビング方
向又はこれとは逆方向に折曲したシェブロン構造を呈し
ている、請求項2に記載した液晶素子。
3. The liquid crystal device according to claim 2, wherein the layer structure of the liquid crystal has a chevron structure bent in the rubbing direction of the liquid crystal alignment film or in the opposite direction.
【請求項4】 少なくとも一方が光学的に透明な一対の
絶縁性基板の対向面上に情報表示用の透明電極及び液晶
配向膜がこの順にそれぞれ形成され、これらの透明電極
及び液晶配向膜を内側にして、前記一対の絶縁性基板が
間隙を置いて組み合わされ、この間隙内に強誘電性液晶
が充填され、液晶表示素子として構成された、請求項1
〜3のいずれか1項に記載した液晶素子。
4. A transparent electrode for displaying information and a liquid crystal alignment film are formed in this order on opposite surfaces of a pair of insulating substrates, at least one of which is optically transparent, and these transparent electrode and liquid crystal alignment film are provided inside. 2. A pair of insulating substrates are assembled together with a gap therebetween, and a ferroelectric liquid crystal is filled in the gap to form a liquid crystal display element.
3. The liquid crystal device according to any one of items 3 to 3.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載した
液晶素子を製造するに際し、液晶配向膜をラビングした
後に、所定の条件で熱処理して、前記液晶配向膜の表面
の凹凸を請求項1に記載した凹凸に制御する、液晶素子
の製造方法。
5. When manufacturing the liquid crystal element according to any one of claims 1 to 4, after rubbing the liquid crystal alignment film, heat treatment is performed under a predetermined condition to remove irregularities on the surface of the liquid crystal alignment film. A method for manufacturing a liquid crystal element, comprising controlling the unevenness according to claim 1.
【請求項6】 液晶配向膜の熱処理として 130℃以上又
は70℃以下での焼成を行う、請求項5に記載した製造方
法。
6. The manufacturing method according to claim 5, wherein the liquid crystal alignment film is heat-treated at 130 ° C. or higher or 70 ° C. or lower.
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